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Stargazer突變小鼠的家籠行為與癲癇

2024-5-8  閱讀(658)

癲癇不僅僅是癲癇發(fā)作,,許多兒童期發(fā)作的遺傳性癲癇也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)障礙和神經(jīng)行為障礙,。為了研究如此復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)特征,,標(biāo)準(zhǔn)的短期測(cè)試可能不夠,。這就是長(zhǎng)期家籠分析可以幫助的地方,,這種方法在癲癇研究中相對(duì)較新且不常見(jiàn)。來(lái)自貝勒醫(yī)學(xué)院(得克薩斯州休斯頓)的科學(xué)家利用這一點(diǎn)研究了Stargazer癲癇小鼠模型,。

Stargazer突變小鼠的Cacng2基因受到遺傳干擾,,因此適合用于精確遺傳治療的研究。這種基因紊亂會(huì)導(dǎo)致行走和平衡問(wèn)題,,以及失神性尖峰波癲癇發(fā)作,。

 

一系列測(cè)試vs家籠測(cè)試

為了監(jiān)測(cè)小鼠的行為以及對(duì)特定物體和環(huán)境變化的反應(yīng),研究人員決定采用長(zhǎng)時(shí)間視頻分析和家籠進(jìn)行監(jiān)測(cè),。

 

小鼠的行為或多或少會(huì)被持續(xù)跟蹤,,而不是通過(guò)連續(xù)的測(cè)試,如曠場(chǎng)測(cè)試,、高架十字迷宮等,。相比之下,這些經(jīng)典的簡(jiǎn)短測(cè)試更像是快照,。越來(lái)越多的科學(xué)家相信,,在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)者干擾的家籠中實(shí)驗(yàn),對(duì)自發(fā),、自然和自我激勵(lì)行為的持續(xù)分析能提供更可靠的結(jié)果,。

 

行為特征分析

施爾默和她的同事們希望研究 Stargazer 突變小鼠行為影響的嚴(yán)重程度和范圍,他們的目標(biāo)是提供行為特征描述,。

 

行為表型

在這項(xiàng)研究中,,研究人員進(jìn)行了各種家籠測(cè)試。此外,,六只突變小鼠接受了腦電圖植入,,以便在測(cè)試過(guò)程中測(cè)量尖峰癲癇發(fā)作。

 

適應(yīng)家籠

在第一次實(shí)驗(yàn)中,,小鼠有兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)適應(yīng)新環(huán)境,,即鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀測(cè)箱(PhenoTyper)。我們使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)對(duì)集成攝像頭拍攝的視頻進(jìn)行了分析,。通過(guò)該程序,,可以對(duì)小鼠在觀測(cè)箱中的位置、在每個(gè)位置停留的時(shí)間,、移動(dòng)和速度進(jìn)行視頻跟蹤。40 秒或更長(zhǎng)時(shí)間的靜止不動(dòng)被視為 "睡眠",。

 

監(jiān)測(cè)飲水和進(jìn)食行為

實(shí)驗(yàn)期間,,動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)自動(dòng)記錄了舔食兩個(gè)水瓶(第二個(gè)水瓶裝有蔗糖水)的次數(shù)和進(jìn)入喂食區(qū)的次數(shù)。

 

過(guò)度活動(dòng)行為

突變小鼠在富集的新籠子里表現(xiàn)得異常活躍,,反復(fù)繞圈子并避開(kāi)新物體,。由于步態(tài)共濟(jì)失調(diào)和尖波癲癇實(shí)際上可能會(huì)限制小鼠的運(yùn)動(dòng),因此這種多動(dòng)行為有些出乎意料,。

 

家籠行為基線記錄

習(xí)慣化后,,連續(xù)兩天在 14 點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行兩次基線記錄,每次長(zhǎng)達(dá) 23 小時(shí),。

 

在夜間,,突變型小鼠比野生型小鼠更加活躍。此外,,它們的睡眠次數(shù)更多,,但睡眠時(shí)間更短,在躲避屋中度過(guò)的時(shí)間更少,。造成這種情況的原因尚不清楚,。

 

舔食共濟(jì)失調(diào)和快感缺

一般來(lái)說(shuō),突變小鼠舔水瓶的次數(shù)較少,,但舔水瓶的時(shí)間較長(zhǎng),。這可能表明舔舐共濟(jì)失調(diào)或感覺(jué)到口渴加劇。突變體小鼠對(duì)蔗糖水的偏好也有所下降,,這可能表明它們出現(xiàn)了快感缺失,。

 

燈光和聲音驚嚇測(cè)試

接下來(lái),研究人員從光點(diǎn)測(cè)試開(kāi)始,,即在夜間將籠子里的燈打開(kāi)一小時(shí),。野生型小鼠被嚇了一跳,并表現(xiàn)出活性的突然增加,,而突變型小鼠現(xiàn)在確實(shí)表現(xiàn)出了如此強(qiáng)烈的反應(yīng),。

 

實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行,但使用 60 秒的純音,。與野生型小鼠相比,,突變型小鼠的驚嚇和躲避反應(yīng)再次減弱,這可能表明小鼠的警惕性降低或漠不關(guān)心,,可能是由持續(xù)或累積的癲癇發(fā)作引起的,。

 

其他測(cè)試

在光和聲音測(cè)試后,小鼠在鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀測(cè)箱(PhenoTyper)中又進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn),,并再次使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)進(jìn)行拍攝和分析,。

 

使用跑輪

小鼠有23個(gè)小時(shí)的時(shí)間接觸跑輪。幾乎沒(méi)有任何突變小鼠能夠使用它,,而野生型小鼠則經(jīng)常使用跑輪,,用于喂食和躲避的時(shí)間較少,。突變小鼠幾乎只把時(shí)間花在后兩項(xiàng)活動(dòng)上,而不是跑步上,,這可能是由于快感缺和平衡問(wèn)題,。

 

拆除避難所

躲避屋被移走 2 小時(shí)。突變型小鼠試圖躲到躲避屋的原址,,而野生型小鼠則蜷縮在角落里,。

換籠

進(jìn)行2小時(shí)的籠以測(cè)試對(duì)新型籠應(yīng)激的反應(yīng)。突變型小鼠和野生型小鼠沒(méi)有明顯的差異,。

 

癲癇研究和家籠評(píng)估

研究人員利用相對(duì)較新的家籠研究方法,,發(fā)現(xiàn)了突變體小鼠與野生型小鼠之間的顯著差異,這些差異是傳統(tǒng)行為測(cè)試無(wú)法發(fā)現(xiàn)的,,比如睡眠行為以及對(duì)光和聲音的反應(yīng)的差異,。

 

與經(jīng)典迷宮實(shí)驗(yàn)相比,這種方法可以很好地應(yīng)用于癲癇發(fā)作,、運(yùn)動(dòng)異常和神經(jīng)行為障礙的廣泛研究,,并基于更大的數(shù)據(jù)集提供可靠的結(jié)果。

 

參考文獻(xiàn)

Schirmer, C., Abboud, M. A., Lee, S. C., Bass, J. S., Mazumder, A. G., Kamen, J. L., & Krishnan, V. (2022). Home-cage behavior in the Stargazer mutant mouse. Scientific reports, 12(1), 1-8.

 

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